Bezprecedensowe pociemnienie Betelgezy fałszywym alarmem

Jeżeli jakimś trafem zdarzało Wam się ujrzeć pogodne niebo ostatnimi tygodniami i spojrzeliście ku Orionowi, na pewno zauważyliście, że nie wygląda on dokładnie tak samo jak przed rokiem. To znaczy na pozór nie wiele się różni, ale po dokładniejszym przyjrzeniu się pewna różnica staje się oczywista. Od kilkunastu tygodni astronomowie i pasjonaci na całym świecie raportowali spadek jasności Betelgezy na skalę, jakiej jeszcze nie obserwowano w historii regularnych pomiarów tej gwiazdy, to jest ponad 100 lat. Jasny czerwony nadolbrzym niejednokrotnie tracił na blasku w mniej lub bardziej regularnych cyklach, po czym wszystko wracało do normy, jednak sytuacja obserwowana w bieżącym sezonie okazała się wyjątkowa, co po raz kolejny wiele mediów wiązało ze stanem gotowości na supernową. I Betelgeza raz jeszcze uczyniła sobie z takich szumnych zapowiedzi żart, do czego już się przyzwyczaiłem chcąc zaczekać z tym wpisem do około 21 lutego.

Astronomowie spadek jasności w ostatnim czasie przyrównywali - co widać doskonale po krzywej blasku - jakby Betelgeza "spadła z klifu" co mogło sugerować, że gwiazda jest na skraju "awansu" w supernową. Najciekawsze pomiary z połowy lutego wykazały spadek jasności Betelgezy na poziomie około +1,66 mag. Normalnie obserwowana jasność Betelgezy to około 0,45 mag. i plasuje to ją na dziewiątym miejscu pod względem blasku spośród wszystkich gwiazd nocnego nieba. Wahania blasku normalnie wahają się między 0,2 gdy jest najjaśniejsza a 1,2 mag. w dotychczasowych minimach jasności. Najnowszy spadek blasku o ponad 1,2 mag. względem normy uplasował Betelgezę na 24 miejscu. Różnica imponująca.

Betelgeza to pierwsza gwiazda, której zmierzono średnice kątową 99 lat temu, będąca już w swojej ewolucji na zaawansowanym etapie czerwonego nadolbrzyma o wysoce nieregularnym kształcie. Jest to ten rodzaj gwiazdy, który może zapaść się i wybuchnąć jako supernowa w dowolnym momencie. Obecnie pociemnienie Betelgezy było podejrzewane m.in. przypuszczeniem, że gwiazda nagle skurczyła się do 92% swojego poprzedniego promienia, choć nie była to jedyna możliwość. Może być ona przyciemniona przez gigantycznych rozmiarów plamę przechodzącą przez tarczę (na podobieństwo plam słonecznych), ale też brano pod uwagę możliwość, że jest ona osłonięta wybuchem gwiezdnego pyłu z własnych zewnętrznych chłodniejszych warstw (co też mogłoby sugerować zbliżanie się do stadium supernowej).

Odpowiedzi co dalej miały się pojawić 21 lutego plus minus tydzień i... pojawiły się. Okazuje się, że mieliśmy do czynienia z jedynie głębszym, niż normalnie minimum jasności w jednym z nieregularnych cyklów pulsowania gwiazdy. Pociemnienie śmiało można nazwać historycznym, nie mniej ku niezadowoleniu wszystkich spragnionych supernowej, najnowsze obserwacje wskazują, że powoli jasność gwiazdy zaczyna znów powoli wzrastać, co przekreśla hipotezy wedle których to rekordowe pociemnienie miało być ostatnim preludium do supernowej. Po raz kolejny można rzec, że nie tym razem - choć wiele sugerowało, że to właśnie finał żywota słynnej gwiazdy. Co więcej, dzięki obserwacjom z Very Large Telescope astronomom udało się uzyskać obraz tarczki Betelgezy, która odsłania nam gigantyczną porcję pyłu, jaki najpewniej został uwolniony z jej zewnętrznych warstw, który to okazał się powodem tak znaczącego spadku jasności.

Zdjęcie Betelgezy z grudnia 2019 uwidacznia większość tarczy spowitą ciemnym pyłem. Widoczne także nieregularne kształty gwiazdy, z wyraźnym wybrzuszeniem po lewej stronie. Credit: VLT

Astronomowie od dawna wiedzą, że Betelgeza jest gwiazdą zmienną. Pulsuje z wieloma rozmaitymi okresami, co widać na analizie Fouriera obrazującej krzywą blasku Betelgezy.

Zmiany jasności Betelgezy od 22 lipca 2010 roku. Oś pozioma to heliosferyczna data juliańska (HJD). Dla porównania, 30 stycznia 2020 r. czyli data najnowszego pomiaru, oznaczona jest jako HJD 2458879. Credit: Peranso

Analiza fotometryczna okresów pulsacji Betelgezy na przestrzeni 23 lat od 1995 do 2018 roku. Credit: Peranso

Fragment komunikatu sprzed 21.02: "Krzywa pokazuje dominujący cykl trwający 430 dni", zaznacza astronom Edward  Guinan i jego kolega Richard Wasatonic w niedawnym Telegramie Astronomicznym. Biorąc pod uwagę te dane, "minimalna jasność oczekiwana jest 21 lutego 2020 plus minus 7 dni". Kontynuują: "Betelgeza jest teraz o około 1 magnitudo słabsza w porównaniu z obserwacjami dokonanymi na początku sezonu obserwacyjnego 2019/2020 we wrześniu. Nasza najnowsza obserwacja z 15 UT 30 stycznia 2020 to V= +1,614 +/-0,012 mag."

Niektóre cykle pulsowania trwały w przeszłości 242 dni, inne 1376 dni, a najdłuższy ponad 6 lat. Jednak jak zauważa Guinan, "nawet jeśli okres 430 dni nadal jest w toku, oznaczałoby to minimalną jasność w pobliżu 0,9 mag. - znacznie jaśniejszą, niż obecna wartość w pobliżu 1,66 mag. A zatem  i tak stało się coś niezwykłego".

Zdjęcie tarczy Betelgezy z teleskopu ALMA z zarejestrowanymi nieregularnymi kształtami gwiazdy. Credit: ALMA

Położenie Betelgezy w Orionie. Czerwony nadolbrzym stanowi ramię mitycznego myśliwego i normalnie jest drugą co do jasności gwiazdą konstelacji. Wygenerowane w Stellarium.

Wizja artystyczna na podstawie uzyskanych danych obrazująca skalę wielkości Betelgezy i otaczających ją struktur pyłowych w odniesieniu do orbit planet naszego Układu Słonecznego i umieszczenia Betelgezy w miejscu Słońca. Zewnętrzna warstwa powierzchni (fotosfera) osiąga orbitę Jowisza, skrajne obłoki pyłu docierają za orbitę Neptuna. Credit: ESO/L. Calçada

Betelgeza z uwagi na rozmiary zakończyć może swoje istnienie wyłącznie jako supernowa. Jej promień w normalnym stadium, gdy obserwujemy ją jaką bardzo jasną 0,44 mag. w ramieniu Oriona, wynosi 617 100 000 km, a więc 887-krotność promienia Słońca oraz masę równą 15-20 mas Słońca. Umieszczona w miejscu Słońca wypełniłaby w naszym Układzie Słonecznym całą przestrzeń aż do orbity Jowisza. Istnieje od około 8-8,5 mln lat. Obecnie znajduje się już na końcu swojej ewolucji i jest najpoważniejszą kandydatką do stania się supernową - jej wybuch jako supernowej nastąpić powinien w przeciągu najbliższych 100 tysięcy lat. Gdy to nastąpi, na podstawie jej zmierzonych właściwości fizycznych i znając dystans wynoszący zaledwie 640 (+/- 180) lat świetlnych, stanie się ona najbliższą supernową w historii. Osiągnie z tym wydarzeniem jasność przekraczającą blask pełnego Księżyca stając się widoczną w dzień. O ile wybuchłaby jako supernowa jesienią lub zimą, gdy nocami Orion jest doskonale widoczny o porze nocnej, nie mielibyśmy praktycznie żadnych ciemnych nocy przez okres, dopóki by nie osłabła (kwestia kilku tygodni lub miesięcy).

Najnowsza krzywa jasności na podstawie obserwacji z AAVSO. Widoczny powolny wzrost jasności po głębokim minimum. Niżej zestawienie obrazu Betelgezy ze stycznia i grudnia 2019.Credit: AAVSO/Bum-Suk Yeom

Gdyby nastąpiło to wiosną lub latem, w najdłuższe dni w roku widzielibyśmy na niebie dosłownie dwa słońca - jej jasność w niczym nie stanowiłaby trudności, aby ujrzeć ją w pełnym blasku Dziennej Gwiazdy, nawet gdyby Słońce wówczas przebywało dokładnie w Orionie. Po kilku tygodniach lub miesiącach spektaklu pozostanie po niej najpewniej bardzo pokaźnych rozmiarów kątowych mgławica planetarna stanowiąca bezapelacyjnie najciekawszy astrofotograficzny obiekt naszego pokolenia, który w pierwszych stadiach miałby szansę ukazać dynamiczną ewolucję rozmiarów i wyglądu. Sam zaś Orion widziany gołym okiem na nocnym niebie już na zawsze zmieni swoje oblicze. W jego ramieniu, które od lat zdobi czerwonawa Betelgeza, dla nieuzbrojonego oka pozostanie puste miejsce, ze wspomnianą mgławicą z czasem dostępną tylko obserwacjom teleskopowym, a faktycznie z prawdopodobną wewnątrz słabą gwiazdą neutronową po wybuchu supernowej. I właśnie to sprawia, że jest także pokaźna rzesza amatorów cieszących się z faktu, że Betelgeza po raz kolejny stworzyła fałszywy alarm, a Orion póki co pozostawać będzie na niebie takim, jakim go znamy.

Mimo, że Betelgeza ma szansę stać się najbliższą supernową w historii, jej wybuch nie będzie stanowił zagrożenia dla życia na Ziemi. Jej oś obrotu odchylona jest około 20 stopni względem Ziemi. Ewentualny jej wybuch jako supernowej połączony z emisją niebezpiecznego strumienia promieniowania gamma w jetach z obu biegunów Betelgezy wyraźnie minie naszą planetę.

Szacunkowy okres, w którym powinna ona wybuchnąć jako supernowa wynoszący 100 tysięcy lat może równie dobrze przynieść ten efektowny finał za rok, dekadę czy później niż za 100 tysięcy lat. A być może już wybuchła, ale z uwagi na dystans jeszcze tego nie wiemy i się za naszego życia nie dowiemy - gdyby faktycznie już to nastąpiło, ludzkość przekona się o tym najdalej za 6-7 stuleci. Pewne jest jedynie, że gdy to nastąpi, wybuch Betelgezy jako supernowej będzie najbardziej spektakularnym zjawiskiem astronomicznym pokolenia, które się na tę eksplozję załapie, a może najbardziej widowiskowym zjawiskiem w dotychczasowej historii obserwacji.

Być może jeszcze nie raz Betelgeza nas zaskoczy. Osobiście żałuję, że był to kolejny fałszywy alarm. Widok Oriona owszem, zawsze cieszy oko, jednak na skutek aury, która w ostatnich miesiącach prawie w ogóle nie pozwala się nacieszyć widokiem jakichkolwiek gwiazdozbiorów, a w sezonach jesienno-zimowych widać tendencję do pogarszania sytuacji, wolałbym ujrzeć tak efektowną supernową, niż mieć dostęp do Oriona raz na ruski rok w naszej kapryśnej pogodzie. Może następnym razem? Pewnie nie. I pewnie długo nie. Ale pociemnienie tak czy siak bez precedensu!

  f    t   Bądź na bieżąco z tekstami, zjawiskami astronomicznymi, alarmami zorzowymi i wszystkim co ważne dla amatora astronomii - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku, obserwuj blog na Twitterze bądź zapisz się do subskrybentów kwartalnego Newslettera.

Oprac. własne w oparciu o AAVSO, VLT, ESO.